EN
Гарантии крепления без деформации и надёжной жёсткости получили своё решение благодаря вакуумному насосу для станков с ЧПУ.
Присоска, установленная на столе, иллюстрирует основной принцип удержания за счёт вакуума. При нажатии присоски воздух оказывается запертым внутри, и создаётся давление до 14,7 psi. Это приводит к возникновению перепада давления, практически равного атмосферному давлению на уровне моря. Тот же принцип лежит в основе работы вакуумного насоса для станков с ЧПУ. Вакуумный насос для станков с ЧПУ обеспечивает равномерное удержание на всех поверхностях. С его помощью можно надёжно фиксировать деформированный деревянный заготовку, текстурированную композитную деталь или даже неправильную по форме экструдированную заготовку. Вакуумный стол также оснащён каналами для потока воздуха, предназначенными для компенсации небольших зазоров. В отличие от механических зажимов, вакуумная система не создаёт локализованных напряжений в отдельных точках, поэтому материал не требует дополнительного упрочнения.
Недавно эксперименты по высокоскоростному фрезерованию в аэрокосмической промышленности предоставили возможность оценить производительность вакуумной системы по сравнению с механическими зажимами. Объектом эксперимента была алюминиевая пластина толщиной 0,5 мм, что считается чрезвычайно малой толщиной. Вакуумная система обеспечила снижение деформации материала на 92 %. Это подтвердило утверждение о том, что вакуумные системы превосходят механические. При фрезеровании алюминия материал продемонстрировал более высокие эксплуатационные характеристики.
Вакуумное и механическое крепление: как минимизируются деформация детали и напряжения, вызванные установкой.
Вакуумное крепление устраняет три ключевых недостатка механического зажима:
Деформация от чрезмерного затягивания: у 78 % акриловых прототипов чрезмерное затягивание вызывает необратимую деформацию материала, причём зачастую затягивание осуществляется в точке, превышающей предел текучести материала.
Столкновение инструмента: фиксированные зажимы препятствуют захвату инструмента, ограничивают рабочую зону пятиосевого станка и увеличивают количество установок.
Остаточные напряжения: локализованное давление вызывает микротрещины в материале, особенно в композитных материалах, и со временем снижает стабильность материала в плане сохранения его геометрических параметров.
В отличие от вышеперечисленного, системы вакуумной откачки, доступные для станков с ЧПУ, создают равномерное и неинвазивное давление по всей поверхности заготовки, что позволяет сохранить её геометрическую целостность. Это особенно важно для заготовок, требующих обработки с допуском ±0,001 дюйма. Кроме того, такая система обеспечивает полное использование рабочей поверхности стола станка. Отсутствие точек контакта также способствует снижению передачи вибраций, а чистота поверхности заготовки улучшается на 0,2 мкм Ra при финишной обработке.
Влияние вакуумного насоса ЧПУ на точность механической обработки и безопасность операторов
Устранение проблем дисбаланса станка и обеспечение устойчивости при выполнении тяжелого резания
Вакуумные насосы для станков с ЧПУ обеспечивают надежное и стабильное крепление заготовки на столе за счет равномерного и постоянного вакуума. Это исключает смещения и боковые перемещения, которые снижают точность выполняемых операций. Такие системы снижают вибрации при обработке до 70 %. Следовательно, вероятность потери соосности режущего инструмента значительно уменьшается. Кроме того, при тяжёлых фрезерных операциях заготовка остаётся свободной от размерных погрешностей свыше 0,005 дюйма. В отличие от механических зажимов, создающих локализованные зоны напряжения, вакуумные системы обеспечивают равномерное давление и поддерживают всю заготовку целиком, включая детали сложной конфигурации. Это особенно важно при обработке аэрокосмических сплавов, склонных к короблению под действием тепловых эффектов в процессе механической обработки. Таким образом, вакуумные системы являются обязательным элементом в цехах, изготавливающих сложные аэрокосмические детали, поскольку именно они определяют разницу между получением бракованных изделий и деталями, соответствующими заданным техническим требованиям.
Свободный доступ к инструменту и автоматизированный рабочий процесс: обеспечение полной обработки в режиме 3+2 и 5 осей
Использование вакуумного зажима вместо традиционных приспособлений предоставляет цехам полную свободу движения инструмента по всему периметру детали (360 градусов). Современный станок с ЧПУ для пятикоординатной обработки способен доставать до выемок, сложных контуров и глубоких полостей без остановки и повторного позиционирования детали. Время наладки также значительно сокращается — примерно на 40–45 %, а риск столкновений, вызванных неподвижными зажимами, полностью устраняется. Автоматизированное вакуумное зажимное устройство особенно эффективно при ночных циклах обработки сложных пресс-форм и прецизионных компонентов. Свободный доступ шпинделя позволяет выполнять цикл обработки без необходимости вмешательства оператора в опасных условиях. Цеха, перешедшие от жёстких болтовых приспособлений к вакуумному зажиму, зафиксировали сокращение времени цикла примерно на 35 % при одновременном повышении безопасности оператора и защите режущего инструмента от контакта.
Основные аспекты интеграции системы: вакуумный насос ЧПУ против конструкции стола и используемых материалов
Вакуумные столы с зонированием и картирование пористости: расход воздуха в кубических футах в минуту (CFM) и уровень вакуума в зависимости от типа материала
Зонированные столы и вакуумные системы с ЧПУ, а также карты пористости позволяют операторам настраивать функциональность насоса под конкретный материал. При работе с комбинацией твёрдых и пористых материалов МДФ (древесно-волокнистая плита средней плотности) является ярким примером пористого материала, требующего уникальных значений производительности по воздуху (CFM — кубические футы в минуту) и вакуумного давления (измеряется в дюймах ртутного столба). Пористые древесные материалы хорошо удерживаются под вакуумным давлением и не деформируются, однако при недостаточном значении CFM они пропускают слишком много воздуха. Современные мастерские всё чаще разделяют вакуумные столы на отдельные зоны управления и создают карты пористости для каждой поверхности заготовки, что позволяет сократить время настройки до 25 %, а также полностью исключить проскальзывание заготовки при резке на повышенных скоростях. Внедрение зонированной технологии повысило гибкость и контроль над деформацией материала, одновременно снизив энергопотребление примерно на 30 % по сравнению с достижениями вакуумных технологий, имевшими место до 2023 года.
Определение ваших требований к производительности, эффективности и надёжности, а также того, как различные типы насосов соответствуют этим требованиям.
Роторные, спиральные и вентури-системы — глубина вакуума, энергопотребление и цикл работы
Лучший выбор вакуумного насоса для ЧПУ зависит от того, как конструкция трубопровода и материал насоса соотносятся с вашими требованиями к вакуумному насосу. Для коммерческого использования существует три основных типа насосов:
Роторно-лопастные насосы являются оптимальным решением при достижении вакуума до 0,1 мбар, поскольку они обеспечивают надёжное удержание более пористых материалов и лучше подходят для задач, требующих высокой силы удержания. Они наиболее подходят для режимов с низкой продолжительностью рабочего цикла, поскольку потребляют значительное количество энергии и требуют регулярной замены масла.
Спиральные насосы обеспечивают глубину вакуума от 1 до 10 мбар, работают без масла, требуют минимального обслуживания и отличаются высокой энергоэффективностью. При непрерывной эксплуатации их энергопотребление на 30 % ниже, чем у роторных насосов.
Вентури-системы работают с использованием сжатого воздуха и обеспечивают вакуум по требованию без потребления электроэнергии. Они наиболее эффективны при кратковременном и прерывистом использовании, когда требуется быстрая смена операций, и не нуждаются в техническом обслуживании. Однако глубина создаваемого вакуума ограничена диапазоном 50–150 мбар.
Подберите насос под ваш рабочий процесс: спиральные насосы предпочтительны для круглосуточной обработки (24/5), обеспечивая повышенную долговечность и эффективность, тогда как Вентури-системы упрощают настройку при частой смене операций. Несоосность может увеличить ваши энергозатраты на 40 % и привести к нестабильности заготовки при тяжёлом фрезеровании. Чтобы максимизировать возврат на инвестиции (ROI), в первую очередь сосредоточьтесь на требованиях к глубине вакуума и циклам работы.
Часто задаваемые вопросы
Каковы основные преимущества использования вакуумного насоса ЧПУ по сравнению с механическими зажимами?
Одним из преимуществ, заимствованным у механических зажимов, является улучшение общего качества обработанной поверхности, а также повышение безопасности оператора за счёт устранения любых препятствий на траектории инструмента.
Как зонированные вакуумные столы улучшают процессы фрезерования на станках с ЧПУ?
Зонированные вакуумные столы обеспечивают улучшенную настройку с минимальным проскальзыванием и снижением эксплуатационных затрат.
Какая вакуумная насосная система ЧПУ наиболее подходит для быстрой смены настроек?
Системы Вентури наиболее подходят для быстрой смены настроек, поскольку они обеспечивают мгновенное создание вакуума и не требуют технического обслуживания.